草酸锂PEO

基于草酸锂聚合物电解质

聚组成的聚合物电解质（乙乙烷）（PEO），草酸锂（LIOX），和三氟化硼乙醚（BF 3·OEt2）制备，并且它们的离子电导率，锂离子迁移数，热特性，和红外光谱进行了调查。该聚合物电解质为PEO / LIOX在不存在的BF3·OEt2 表明10-6 S -1在130℃下的离子传导性。加入OEt2的BF 3·到聚合物电解质为所述PEO / LIOX系统诱导三个数量级的增加的离子电导率的。红外光谱显示在高分子电解质为PEO / LIOX系统中的存在的BF3·OEt2，LIOX之间互动的新BF 3·OEt2并且还LIOX和PEO之间观察到。的高分子电解质为PEO / LIOX 系统中的OEt2的BF 3·存在表明所述锂离子迁移数为0.55，这是的PEO高于（0.19）/的LiTFSI高分子电解质。它被发现的这一用法羧基离散锂盐的聚合物电解质是有前途的方法来提高锂迁移数.

介绍

可充电锂离子电池是普通电源，其安装在便携式消费电子和电信市场，因为它们压倒所有其他电池在能量密度方面。如今，高能量密度的锂离子的发展

电池是一种挑战的较大的应用程序，如电车辆和智能电网。锂离子电池，但是，含有易燃有机液体电解质，其组成的有机溶剂，例如碳酸亚乙酯，碳酸二甲酯和碳酸二乙酯和锂盐，如六氟磷酸锂（的LiPF6），四氟硼酸锂（LiBF4），和锂，双（三氟甲酰亚胺（在LiTFSI）。更安全的电解质都需要大型电池应用。干聚合物电解质已经被吸引利息为液体电解质更安全的替代品。在最近二十年里，许多种聚合物和锂盐的已经研究。虽然他们在展示高温离子电导率，令人满意的离子电导率在室温下不因结晶获得基体聚合物。已经做了很多努力，以改善在室温下的离子导电率通过聚合物结构修改和添加无机颗粒和增塑剂[1-11]的。

另一方面，除了离子导电性，锂离子迁移数是一个重要的因素锂离子电池的实际应用。锂离子迁移数是每个锂离子数的比率所有离子在锂离子电池。为了获得高的锂离子迁移数，聚阴离子锂盐，锂盐与弱配位阴离子，和单离子聚合物电解质已设计[12-16]。虽然他们具有较高的锂离子迁移数，它们的离子传导率非常低，由于锂离子从阴离子少离解。最近，据报道，加入路易斯酸三氟化硼乙醚（BF3·OEt2），成聚乙烯环氧乙烷（PEO）基含有高分子电解质聚阴离子锂盐，提高了离子导电性[17，18]。最近，我们研究了PEO和聚阴离子的锂盐，如构成的高分子电解质聚（丙烯酸锂），聚（锂富马酸酯），和聚（锂山梨酸）在存在和不存在的BF3·OEt2[19，20]。我们发现，他们的离子电导率可能是数量级的一到两个数量与加入增强OEt2的BF 3·，而且，锂离子迁移数可能在与PEO 和锂盐，例如于LiBF 4，的LiTFSI，和组成的聚合物电解质相比可以改善等等。然而，使用的聚阴离子的锂盐可能聚合物为基体，在限制节段性运动这诱导聚合物的离子电导率的降低电解质。因此，我们集中聚合锂盐的离散锂盐代替，以达到高的方法之一离子电导率和高锂离子迁移数。

在这项工作中，我们使用草酸锂（LIOX）盐（图1）和研究的电化学性质和热性质LIOX组成为羧酸锂聚合物电解质盐与PEO在存在和不存在的BF3·OEt2的。和也，IR测定的基础上，相互间的在聚合物电解质目前组件进行了讨论。

原料

商用聚（环氧乙烷）（PEO）（Sigma-Aldrich公司公司;锰=60×104），使用和在减压下干燥120℃，使用前12小时，并保持在充满氩气的手套框。商业

LIOX（庄信万丰公司）干燥在减压下在80℃下12小时，使用前，保持在充满氩气的手套箱中。乙腈（西格玛; H2O<0.005％）和BF 3·OEt2（Aldrich化学公司）作为接收。

高分子电解质的制备

所有样品制备内部干燥氩气填充的手套箱中在保持-85℃的露点，以避免湿气的污染。PEO的规定量和LIOX和BF 3的适量·OEt2（锂的相当量LIOX）如果需要的话进行混合在乙腈中，然后搅拌3小时。在所得的混合物形成悬浮液缺席BF 3·OEt2，但在三氟化硼·OEt2的存在下形成澄清的溶液。将所得溶液倾倒在聚四氟乙烯陪替氏培养皿，并在40℃下干燥，使用电炉配备在减压干燥室48小时。该得到的聚合物电解质是从特氟隆剥离实验室菜肴和存储在充满氩气的手套箱内。

离子电导率

该聚合物电解质的离子电导率通过电化学阻抗谱测量。该样品固定特氟隆O 型环垫片与已知内部厚度，两个不锈钢（SS）的电极盘之间夹持离子阻挡电极，并在恒温器设定炉腔。测定均进行了使用Solartron的1260频率响应分析仪在频率范围为1赫兹至1兆赫与10毫伏的幅度。该在三氟化硼的存在下样品·OEt2首先保持在80℃的至少2小时，然后冷却至0℃。另一方面，在在不存在BF 3的样品·OEt2首先保持在130℃下至少2小时，然后冷却至100℃。测量进行至少保持样品1小时后每个温度达到热平衡。奈奎斯特阻抗样地从原始实验数据计算的。该膜的电阻被取为最大阻抗值。推导的电导率值（σ）从σ的公式=（1 / Rb 的）（L / A），其中R b是体电阻从奈奎斯特图来确定，L为厚度样品，而A是样品的面积。锂离子迁移数（T +）的测定80℃下用双阻抗偏振耦合技术由Bruce 等人的，其中细胞与对称非阻塞锂金属电极被用来开发[21，22]

差示扫描量

玻璃化转变温度（Tg）和聚合物电解质的熔融温度（Tm）通过测定采用差示扫描量热法（DSC）测定EXSTER6000 DSC6200（精工电子有限公司）在氮气流下。大约10mg样品量进行加权，在铝盘中装入，然后密封。测定均进行在-100至一个温度范围110℃，在10℃min-1的加热速率。

红外光谱

衰减全反射红外（ATR-IR）的光谱高分子电解质膜被记录在一个热电有限公司NICOLET380的FT-IR。

结果与讨论

离子电导率分析

OEt2的BF 3·作为添加剂到这些添加效果高分子电解质进行了研究，并在浓度对离子电导率的锂离子盐也是调查。图2显示了温度依赖性该聚合物电解质的的离子电导率PEO / LIOX系统在不存在的BF3·OEt2在三个不同势[李] / [O]锂盐的醚氧的比例（CH2CH2O组）的1/8，1/12，和1/14，而对于PEO /LIOX 系统中OEt2的BF 3·存在下，在五个不同的[李] /的[O]比1/8，1/10，1/12，1/14，1/16和分别。图。2，在没有BF 3的聚合物电解质·OEt2结果显示，只有大约10 -6 S的离子电导率-1在130至120℃，在三个不同的[李]的温度范围/[O]的比率为1/8，1/12，和1/14，但它是难以测量离子传导性在低温下120℃以上。此外，这是不可能得到的离子导电性在没有OEt2的BF 3·在两个聚合物电解质的不同[李] / [O]的1/10 1/16和由于这两个比率样品是很难的电影。接着，我们